(57)【要約】      （修正有）【課題】クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中のウェハに電流を供給するためのカップを提供する。【解決手段】環状のカップは、電気メッキ中のウェハと係合するように構成されたエラストマ・シール２１２を備え、エラストマ・シール２１２係合しているときにはウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除する。さらに電気メッキ中のウェハに電流を供給するための１つまたは複数の接触要素２０８を備えることができ、接触要素２０８は、上記エラストマ・シール２１２の上に配置された金属ストリップ２０４に接続されて、そこからカップの中心に向かって内側に延出している。カップのノッチ領域は、カップの底面の一部分に突起または絶縁部を備えることができ、このノッチ領域は、ウェハのノッチと揃う位置にある。【選択図】図３Ｂ
2013064196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するためのカップであって、
前記カップ上に配置されたエラストマ・シールであって、電気メッキ中の前記ウェハと係合するように構成され、係合しているときには、前記ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、前記エラストマ・シールと前記カップの形状は環状である、エラストマ・シールと、
電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するように構成された１つまたは複数の接触要素であって、前記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこから前記カップの中心に向かって内側に延出している、１つまたは複数の接触要素と、
前記カップの底面の一部分に接続されて、そこから延出している突起であって、前記カップの底面の前記一部分は、電気メッキ中の前記ウェハのノッチと位置が揃う角度部分である、突起と、を備えるカップ。
【請求項２】
請求項１に記載のカップであって、
前記カップの底面の前記一部分は、前記カップにおいてノッチ領域に対応しており、前記ノッチ領域は、前記カップの非ノッチ領域と比べて、前記ウェハの中心から前記エラストマ・シールのエッジまでの距離が短い前記カップの領域を形成している、カップ。
【請求項３】
請求項１に記載のカップであって、
前記突起の高さは、約６００マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの間である、カップ。
【請求項４】
請求項１に記載のカップであって、
前記突起は、前記突起の長さに沿って幅がテーパ状になっており、前記突起の長さは、前記突起の幅に対して垂直である、カップ。
【請求項５】
請求項４に記載のカップであって、
前記突起は、前記突起の長さの中央近くで最も幅広になっている、カップ。
【請求項６】
請求項１に記載のカップであって、
前記突起は、前記ウェハの前記ノッチと揃う位置にあり、前記ウェハの周辺に沿った電流密度分布は、実質的に均一である、カップ。
【請求項７】
請求項１に記載のカップであって、
前記エラストマ・シールは、前記ウェハの前記周辺領域に係合するように設定された直径を有する、カップ。
ている
【請求項８】
クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するためのカップであって、
前記カップ上に配置されたエラストマ・シールであって、電気メッキ中の前記ウェハと係合するように構成され、係合しているときには、前記ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、前記エラストマ・シールと前記カップの形状は環状である、エラストマ・シールと、
電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するように構成された１つまたは複数の接触要素であって、前記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこから前記カップの中心に向かって内側に延出している、１つまたは複数の接触要素と、
前記カップの底面の一部分の上にある絶縁部であって、前記カップの底面の前記一部分は、電気メッキ中の前記ウェハのノッチと位置が揃う角度部分である、絶縁部と、を備えるカップ。
【請求項９】
請求項８に記載のカップであって、
前記カップの底面の前記一部分は、前記カップのノッチ領域に設けられており、前記ノッチ領域は、前記カップの非ノッチ領域に比べて、前記ウェハの中心から前記エラストマ・シールのエッジまでの距離が短い前記カップの領域に対応している、カップ。
【請求項１０】
請求項９に記載のカップであって、
前記ノッチ領域は電気絶縁被覆を有し、前記非ノッチ領域は導電性材料を含む、カップ。
【請求項１１】
請求項８に記載のカップであって、
前記絶縁部は、前記カップの底面の残りの部分よりも低い電子伝導率を有する、カップ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカップであって、
前記絶縁部はプラスチックを含む、カップ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のカップであって、
前記絶縁部は、前記カップの底面の幅全体に沿って広がっている、カップ。
【請求項１４】
請求項８に記載のカップであって、
前記絶縁部は、約６００マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの間の高さを持つ突起を有する、カップ。
【請求項１５】
請求項８に記載のカップであって、
前記絶縁部は、前記ウェハの前記ノッチと揃う位置にあり、前記ウェハの周辺に沿った電流密度分布は、実質的に均一である、カップ。
【請求項１６】
請求項８に記載のカップであって、
前記エラストマ・シールは、前記ウェハの前記周辺領域に係合するように設定された直径を有する、カップ。
【請求項１７】
クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するためのカップであって、
前記カップ上に配置されたエラストマ・シールであって、電気メッキ中の前記ウェハと係合するように構成され、係合しているときには、前記ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、前記エラストマ・シールと前記カップの形状は環状である、エラストマ・シールと、
電気メッキ中の前記ウェハに電流を供給するための複数の接触要素であって、前記接触要素の各々は、前記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこから前記カップの中心に向かって内側に延出している、複数の接触要素と、を備え、
前記カップのノッチ領域における前記接触要素の各々は、前記カップの非ノッチ領域における前記接触要素の各々よりも、長さが大きく、前記ノッチ領域は、前記カップの非ノッチ領域に比べて、前記ウェハの中心から前記エラストマ・シールのエッジまでの距離が短い前記カップの領域に対応している、カップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、“ＰＬＡＴＩＮＧ ＣＵＰ ＷＩＴＨ ＣＯＮＴＯＵＲＥＤ ＣＵＰ ＢＯＴＴＯＭ（輪郭成形されたカップ底を有するメッキ用カップ）”という名称で２０１１年９月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／５３３，７７９号の優先権を主張するものであり、これは、その全体が全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、集積回路のダマシン相互接続の形成、および集積回路の作製時に使用される電気メッキ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
電気メッキは、集積回路（ＩＣ）の作製において導電性金属の１つ以上の層を堆積させるために用いられる一般的な手法である。一部の作製プロセスでは、それは、様々な基板フィーチャの間に単層または多層の銅配線を堆積させるために用いられる。電気メッキのための装置は、一般に、電解液浴／槽を有する電気メッキセルと、電気メッキ中に半導体基板を保持するように設計されたクラムシェルとを備えている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気メッキ装置の作動中に、半導体基板は、基板の一面が電解液にさらされるように電解液浴の中に浸される。基板表面との間に形成される１つ以上の電気接触を用いて、電気メッキセルに電流を流し、電解液中で得られる金属イオンから基板表面上に金属を堆積させる。一般的には、電気接触要素を用いて、基板と、電流源として機能するバスバーとの間に電気的接続を形成する。しかしながら、一部の構成では、電気的接続によって接触する基板上の導電性シード層が基板のエッジに向かって薄くなっていることがあり、基板との最適な電気的接続を確立することを難しくしている。
【０００５】
電気メッキにおいて生じるもう１つの問題は、電気メッキ溶液が腐食性である可能性があることである。このため、多くの電気メッキ装置では、電解液の漏出、および、それが電気メッキセルの内部と電気メッキの対象である基板の面以外の電気メッキ装置の要素と接触することを防ぐ目的で、クラムシェルと基板との接合部分にリップシールを用いている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示するのは、クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中のウェハに電流を供給するためのカップである。このカップは、前記カップ上に配置されたエラストマ・シールを備えることができ、このエラストマ・シールは、電気メッキ中のウェハと係合するように構成され、係合しているときには、ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、また、前記エラストマ・シールと前記カップは形状が環状である。カップは、さらに、電気メッキ中のウェハに電流を供給するための１つまたは複数の接触要素を備えることができ、この１つまたは複数の接触要素は、上記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこからカップの中心に向かって内側に延出している。さらにカップは、カップの底面の一部分に接続されて、そこから延出する突起を備えることができる。カップの底面の上記一部分は、電気メッキ中のウェハのノッチと位置が揃う角度部分である。
【０００７】
一部の実施形態では、突起はカップのノッチ領域に設けられ、このノッチ領域は、カップの非ノッチ領域と比べて、ウェハの中心からエラストマ・シールのエッジまでの距離が短いカップの領域に対応している。一部の実施形態では、突起の高さは、約６００マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの間である。
【０００８】
さらに、本明細書で開示するのは、クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中のウェハに電流を供給するためのカップである。このカップは、前記カップ上に配置されたエラストマ・シールを備えることができ、このエラストマ・シールは、電気メッキ中のウェハと係合するように構成され、係合しているときには、ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、また、前記エラストマ・シールと前記カップは形状が環状である。カップは、さらに、電気メッキ中のウェハに電流を供給するための１つまたは複数の接触要素を備えることができ、この１つまたは複数の接触要素は、上記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこからカップの中心に向かって内側に延出している。さらに、カップの底面の一部分に絶縁部を備えることができる。カップの底面の上記一部分は、電気メッキ中のウェハのノッチと位置が揃う角度部分である。
【０００９】
一部の実施形態では、絶縁部は、カップのノッチ領域に設けられ、このノッチ領域は、カップの非ノッチ領域に比べて、ウェハの中心からエラストマ・シールのエッジまでの距離が短いカップの領域に対応している。一部の実施形態では、絶縁部は、カップの底面の残りの部分よりも低い電子伝導率を有している。一部の実施形態では、絶縁部はプラスチックを含んでいる。
【００１０】
さらに、本明細書で開示するのは、クラムシェル・アセンブリにおいて電気メッキ中のウェハと係合して、電気メッキ中のウェハに電流を供給するためのカップである。このカップは、前記カップ上に配置されたエラストマ・シールを備えることができ、このエラストマ・シールは、電気メッキ中のウェハと係合するように構成され、係合しているときには、ウェハの周辺領域からメッキ溶液を実質的に排除し、また、前記エラストマ・シールと前記カップは形状が環状である。カップは、さらに、電気メッキ中のウェハに電流を供給するための複数の接触要素を備えることができ、前記接触要素の各々は、上記エラストマ・シールの上に配置された金属ストリップに接続されて、そこからカップの中心に向かって内側に延出している。カップのノッチ領域での接触要素の各々は、カップの非ノッチ領域での接触要素の各々よりも、長さが大きく、この場合、ノッチ領域は、カップの非ノッチ領域に比べて、ウェハの中心からエラストマ・シールのエッジまでの距離が短いカップの領域に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ウェハの径方向位置に沿った、ノッチ領域での電気メッキ層の厚さのグラフを示している。
【００１２】
【図２】図２は、ウェハの径方向位置に沿った、非ノッチ領域での電気メッキ層の厚さのグラフを示している。
【００１３】
【図３Ａ】図３Ａは、半導体ウェハを電気化学的に処理するための、ウェハ保持・位置決め装置の斜視図である。
【００１４】
【図３Ｂ】図３Ｂは、１つ以上の接触要素を有するリップシール・アセンブリを備えたクラムシェル・アセンブリの断面図である。
【００１５】
【図４Ａ】図４Ａは、リップシール・アセンブリと、１つ以上の接触要素とを備える、非ノッチ領域におけるクラムシェル・アセンブリの断面図であり、基板を支持している。
【００１６】
【図４Ｂ】図４Ｂは、リップシール・アセンブリと、１つ以上の接触要素と、突起を持つ底面とを備える、ノッチ領域におけるクラムシェル・アセンブリの断面図であり、基板を支持している。
【００１７】
【図４Ｃ】図４Ｃは、突起を持つ底面を備えるクラムシェル・アセンブリの斜視図である。
【００１８】
【図４Ｄ】図４Ｄは、リップシール・アセンブリと、１つ以上の接触要素と、絶縁部を持つ底面とを備える、ノッチ領域におけるクラムシェル・アセンブリの断面図であり、基板を支持している。
【００１９】
【図４Ｅ】図４Ｅは、絶縁部を持つ底面を備えるクラムシェル・アセンブリの斜視図である。
【００２０】
【図５Ａ】図５Ａは、リップシール・アセンブリと、１つ以上の接触要素とを備える、非ノッチ領域におけるクラムシェル・アセンブリの断面図であり、基板を支持している。
【００２１】
【図５Ｂ】図５Ｂは、リップシール・アセンブリと、１つ以上の接触要素とを備える、非ノッチ領域におけるクラムシェル・アセンブリの断面図であり、基板を支持している。
【００２２】
【図６】図６は、クラムシェル・アセンブリ内で半導体基板を位置合わせおよび封止する方法を示すフローチャートである。
【００２３】
【図７Ａ】図７Ａは、ウェハの径方向位置に沿った、ノッチ領域での電気メッキ層の３通りの厚さ分布のグラフを示している。
【００２４】
【図７Ｂ】図７Ｂは、ノッチ点が測定部位１０に対応している場合の、３通りの２５点輪郭測定プロファイルのグラフを示している。
【００２５】
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂの２５点輪郭測定プロファイルについての、ウェハ上の２５箇所の測定部位の概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明では、提示するコンセプトについての完全な理解を与えるため、様々な具体的詳細について記載する。提示するコンセプトは、それら特定の詳細の一部または全部がなくても実施することができる。また、記載するコンセプトを不必要に不明瞭にすることがないよう、周知の工程処理については詳細に記載していない。一部のコンセプトは、具体的な実施形態に関連させて説明されるが、当然のことながら、それらの実施形態は限定するものではない。
【００２７】
［序論］
半導体産業は、より薄いシード層を電気メッキに用いる方向に向かっており、このような薄い層になるほど抵抗が高くなって、電気メッキの様々な側面に影響する可能性があり、場合によっては、メッキ層の欠陥の原因となり得る。より薄いシード層の抵抗は、多くの場合、５Ω／sq.を超えて、時には約３０Ω／sq.、さらには約４０Ω／sq.の高さにまでなることがある。より高い抵抗は、特に接触点が電気メッキ溶液境界から異なる距離に配置されている場合に、不均一な電圧分布の原因となることがある。
【００２８】
より薄いシード層に関連した電気メッキの問題の１つは、基板のノッチ領域にあるように見受けられる。具体的には、直径２００ミリメートルであるウェハは、ウェハのオリエンテーションを伝えるために小さなノッチを用いている。このようなノッチは、ウェハの中心に向かって延びており、ウェハを電気メッキするときには封止される必要がある。そのようなウェハを支持および封止するクラムシェルは、この目的のためにノッチ延出部を有しており、これは、しばしば“フラット”と呼ばれる。ノッチと同様に、このフラットは、ウェハの中心に向かって延びており、ウェハを通してメッキ溶液が漏れることを防いでいる。従って、ウェハの中心とフラットの溶液除外エッジとの間の距離は、他の領域での同様の距離よりも僅かに短い。例えば、３００ミリメートルのウェハは、一般に、その外周に約１ミリメートル幅の除外領域を有している。ノッチ領域を除くすべての領域において、エッジシールは、ウェハの中心から約１４９ミリメートルの位置にある。ノッチ領域では、シールは、中心に向かって約０．５ミリメートル延出しており、中心から約１４８．５ミリメートルの位置にある。
【００２９】
一方、シード層との電気接触は、一般に、中心から一定の間隔の円形境界に沿って形成される。電気接触は、一般にノッチ領域を考慮しない円形の接点リングの、接触指によって提供される。これによって、ノッチ領域では、クラムシェルの他の領域に比べて接触指が溶液からより遠くに離れているという潜在的な問題が生じる。この差は、一般にフラットの延出と等しく、例えば、３００ミリメートルのウェハの場合、０．５ミリメートルである。このような場合、電流は、ノッチ領域では、他の領域と比べて、シード層を通って長い距離を移動しなければならない。シード層が特に薄くて高い抵抗を示すものである場合には、より長いその距離が、結果として、大きな電圧降下、そしてノッチ領域における電解液との界面での低い電圧につながることがある。電圧が低いと、さらに電圧勾配が高い場合は、特に初期の堆積段階で堆積速度が遅くなることがある。堆積が進むにつれて、堆積層を通した追加の伝導によって電圧勾配が減少することがある。それでも、低い初期速度が、メッキ層の、特に薄いメッキ層の、厚さ分布に大きく影響することがある。
【００３０】
この問題は、つぎの実験の結果から容易に理解することができる。通常のクラムシェル型電気メッキ装置において、３９Ω／sq.のシード層を有する３００ミリメートルのウェハに、１７５オングストロームの目標厚さで電気メッキを施した。そして、電気メッキ層の厚さを、ウェハのエッジに近い２つの異なる領域で検査した。一方の領域はノッチ領域に対応しており、その厚さ分布を図１にライン１０で示している。他方の領域は、外周に沿ってノッチ領域から９０度シフトしており、ノッチがない領域を代表している。その厚さ分布を図２にライン２０で示している。これらのグラフのＸ軸は、ウェハの中心から測定点までの距離を表しており、Ｙ軸は、その測定位置での堆積層の厚さを表している。焦点は、主として、ウェハのエッジに近い部分、すなわち、ノッチ欠陥が生じやすい、中心部から１２０ミリメートルから１５０ミリメートルの距離に置かれた。分布１０と２０は、中心から１２０ミリメートルから１３５ミリメートルの間に位置する測定点については同等である。両方の領域において、中心からこのような距離では、堆積層は、実質的に均一であって、約２２０オングストロームの厚さを有していた。非ノッチ領域に対応する分布２０は、ウェハのエッジすなわち１５０ミリメートルの位置に近づくにつれて、僅かな変化しか示していない。一方、ノッチ領域に対応する分布１０は、この領域では、エッジに近い堆積層部分が非常に薄くなっていることを示している。エッジに近いこの部分は、エッジからより遠くに離れた他の部分よりも遥かに薄いだけではなく、この現象は、ノッチ領域のみに固有のものであり、他方のグラフでは見られない。
【００３１】
ノッチ領域におけるこの厚さの変化が、シード層の導電率に大きく依存していることを実証するために、他の実験が実施されている。具体的には、シード層の導電率が高くなると、一般に変化度は遥かに低くなる。ところが、前述のように、半導体産業は、より薄く、より抵抗が高いシード層となる方向に向かっている。
【００３２】
ノッチ領域に対応する突起および／または絶縁部を備えたカップ底を有する、新規のクラムシェルを提供する。このような特徴形状は、より均一な電気メッキが基板の露出領域全体で得られるように、シード層内および／または電解液内の電流分布を変化させるために設計されたものである。例えば、クラムシェルの底面に、より具体的にはカップ底の底面に設けられた突起を用いて、カップ底とメッキ装置の他の部分との間の隙間を狭くし、電気メッキ溶液での局所電流分布を変化させている。また、突起によって、二重陰極に流れる電流が少なくなる。突起は、底面と略垂直な方向に延出させることができる。この突起の高さは、カップ底と他のハードウェア部分との間の隙間の幅、シード層の導電率、他の領域とノッチ領域での除外領域の差など、様々な因子によって決まる。一部の実施形態では、突起は、少なくとも約５００マイクロメートルの高さであり、例えば、約１０００マイクロメートルの高さである。この高さは、約３９Ω／sq.の抵抗率を有するシード層であって、かつ約２ミリメートルの隙間である場合に、十分であり得る。この場合、１０００マイクロメートルの突起は、隙間の約半分を塞ぐ。
【００３３】
この実施形態または他の実施形態において、クラムシェルの底面の、より具体的にはカップ底の底面の、ノッチ領域に隣接する部分は、底面の残り部分よりも低い電子伝導率を有している。例えば、この部分は、金属製とすることができるカップ底の表面の残り部分よりも高い絶縁性の、プラスチックなどの材料で構成することができる。この導電率の低い部分は、絶縁テープのストリップ片を貼り付けること、絶縁被覆パッチで覆うこと、表面上にプラスチック製インサートを配置すること、または表面内にキャビティを形成することによって、さらには様々な他の方法によって、形成することができる。この導電率の違いによって、絶縁された導電性部分に隣接する溶液で生じる陰極への電流ドレインが少なくなるようにメッキ溶液中の電流の分布が変更されると考えられ、結果として、そうでない場合よりも、ノッチ領域に多くの材料が堆積する。
【００３４】
クラムシェルが、ノッチ領域突起、ノッチ領域絶縁、またはその両方の、いずれを採用しているかにかかわらず、これらの特徴形状は、前述のようなシード層での電気損失による堆積速度の低下を、これらの特徴形状に起因する堆積速度の増加によって補うように、構成されている。従って、シード層の導電率が低いほど、より高いノッチ領域突起、またはノッチ領域突起とノッチ領域絶縁の組み合わせが必要となり得る。これらの特徴形状を選択および構成するための様々な因子は、上記で提示している。
【００３５】
また、ノッチ領域では、除外領域がより大きいことによって、この領域での接触指をクラムシェルの中心のより近くに移すことが、クラムシェルのシーリング特性を阻害することなく可能である。具体的には、ノッチ領域は、クラムシェルの周囲に沿った他の領域に比べて、長い接触指を備えることができる。このような長い接触指は、他の領域ではシールと干渉することになるが、ノッチ領域ではシールは中心に向かって延出している。具体的な実施形態では、これらの長い接触指は、接触指から電解液境界までの距離である電子導電性パスが、ノッチ領域において、他の領域と実質的に同じになるように、構成される。従って、シール界面で電気メッキ溶液に露出するシード層は、その界面がノッチ領域にあるか他の場所であるかにかかわらず、実質的に同じ電位を持つことになる。より長い接触指、ノッチ領域突起、およびノッチ領域絶縁という特徴形状を１つのクラムシェルに併せ持つこともでき、これによって、より望ましい効果が得られる。前述のように、ノッチ領域突起は、絶縁材料で構成することができる。そのような実施形態において、クラムシェルのノッチ領域での接触指をより長くすることができる。
【００３６】
カップ底と接触指の種々の実施形態に対して背景を提供するため、電気メッキ装置についての簡単な説明を以下で提示する。図３Ａは、半導体ウェハを電気化学的に処理するための、ウェハ保持・位置決め装置１００の斜視図を示している。装置１００はウェハ係合部品を備えており、これらは、“クラムシェル”部品、“クラムシェル” アセンブリ、または“クラムシェル”と呼ばれることがある。クラムシェル・アセンブリは、カップ１０１とコーン１０３を備えている。後に続く図に示すように、カップ１０１はウェハを保持し、コーン１０３はウェハをカップ内でしっかりと固定する。ここで具体的に図示したもの以外の他のカップ‐コーン設計を用いることができる。共通する特徴は、ウェハが載置される内部領域を有するカップと、ウェハを定位置に保持するようにカップに対して押し付けるコーンである。
【００３７】
図示の実施形態では、クラムシェル・アセンブリ（カップ１０１とコーン１０３）は、上板１０５に接続されたストラット１０４によって支持されている。このアセンブリ（１０１，１０３，１０４，１０５）は、上板１０５に接続されたスピンドル１０６を介してモータ１０７により駆動される。モータ１０７は、取り付けブラケット（図示せず）に取り付けられている。スピンドル１０６は、（モータ１０７からの）トルクをクラムシェル・アセンブリに伝達し、その中に保持された（この図では示していない）ウェハを、メッキ中に回転させる。また、スピンドル１０６内のエアシリンダ（図示せず）は、カップ１０１がコーン１０３と係合するための垂直方向の力を提供する。クラムシェルの係合が外されると（図示せず）、エンドエフェクタ・アームを有するロボットによって、カップ１０１とコーン１０３の間にウェハを挿入することができる。ウェハが挿入された後に、コーン１０３はカップ１０１と係合され、これにより、ウェハの前面側（加工面）のみを電解液に露出させた状態で、ウェハは動かないように装置１００内に固定される。
【００３８】
一部の実施形態において、クラムシェルは、電解液の飛沫からコーン１０３を保護するスプレースカート１０９を有している。図示の実施形態では、スプレースカート１０９は、垂直円周スリーブと円形キャップ部分とを含んでいる。スペーサ部材１１０によって、スプレースカート１０９とコーン１０３との分離を維持している。
【００３９】
この説明を進めるため、構成要素１０１〜１１０を含むアセンブリを、まとめて“ウェハホルダ” １１１と呼ぶ。ただし、“ウェハホルダ”という概念は、ウェハと係合し、それを動かすことと、位置決めすることが可能な構成要素の様々な組み合わせおよび部分的組み合わせに広く一般に及ぶことに留意すべきである。
【００４０】
メッキ溶液中へのウェハの（フラット水平浸漬に対するものとして）傾斜浸漬を可能にするため、ティルティング・アセンブリ（図示せず）をウェハホルダに接続することができる。一部の実施形態では、駆動機構、およびプレートとピボットジョイントの配列を用いて、ウェハホルダ１１１を弧状パス（図示せず）に沿って動かし、その結果、ウェハホルダ１１１の基端部（すなわち、カップ‐コーン・アセンブリ）を傾ける。
【００４１】
また、ウェハホルダ１１１の基端をメッキ溶液に浸すように、アクチュエータ（図示せず）によって、ウェハホルダ１１１全体を垂直上方に持ち上げたり下げたりする。この場合、二成分位置決め機構によって、電解液の液面に垂直な軌道に沿った垂直方向の動きと、ウェハが水平な（すなわち、電解液の液面に平行な）姿勢から外れることを可能にする傾斜の動き（傾斜ウェハ浸漬機能）と、その両方が提供される。
【００４２】
留意すべきは、ウェハホルダ１１１は、陽極室１５７とメッキ溶液とを収容するメッキ室１１７を備えたメッキセル１１５と共に用いられるということである。陽極室１５７は、陽極１１９（例えば、銅陽極）を保持しており、陽極区画室と陰極区画室に異なる電解質を維持するように設計された膜または他のセパレータを含むことができる。図示の実施形態では、回転するウェハに向かって均一な前線で電解液を上方に向けるために、ディフューザ１５３を採用している。一部の実施形態では、フロー・ディフューザは、絶縁材料（例えば、プラスチック）の固体片で構成された高抵抗仮想陽極（ＨＲＶＡ）板であって、多数（例えば、４，０００〜１５，０００）の浅い小孔（直径が０．０１〜０．０５０インチ）を有し、板の上方の陰極室に接続されている。孔の総断面積は、全投影面積の約５％未満であり、これによって、システムのメッキ均一性を向上させる助けとなる十分な流れ抵抗が導入される。高抵抗仮想陽極板、および半導体ウェハを電気化学的に処理するための対応する装置についてのさらなる説明は、２００８年１１月７日に出願された米国特許出願第１２／２９１，３５６号で提供されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。メッキセルは、さらに、別々の電解液流パターンを制御および生成するために、隔膜を含むことができる。別の実施形態では、抑制剤、促進剤、または他の有機メッキ添加剤を実質的に含まない電解液が入る陽極室を画成するために、膜が用いられる。
【００４３】
メッキセルは、さらに、メッキセルを通して、そしてメッキされるワークピースに対して、電解液を循環させるための、配管または配管接続部を含むことができる。例えば、セル１１５は、陽極１１９の中心の穴を通って陽極室１５７の中心に垂直に延出する電解液注入管１３１を備える。他の実施形態では、セルは、ディフューザ／ＨＲＶＡ板の下の陰極室に、陰極室の周壁において液を導入する電解液注入マニホールドを備える（図示せず）。場合によっては、注入管１３１は、膜１５３の両側（陽極側と陰極側）に出口ノズルを備えている。この構成によると、電解液は陽極室と陰極室の両方に供給される。他の実施形態では、陽極と陰極室は、流れ抵抗膜１５３によって分離されており、各室は、分離された電解液の別々のフローサイクルを持っている。図３Ａの実施形態に示すように、注入ノズル１５５によって、膜１５３の陽極側に電解液が供給される。
【００４４】
さらに、メッキセル１１５は、洗浄水ドレインライン１５９、およびメッキ溶液リターンライン１６１を備えており、それぞれ、メッキ室１１７に直接接続されている。また、洗浄水ノズル１６３によって、通常動作中にウェハおよび／またはカップを洗浄するための脱イオン洗浄水が供給される。メッキ溶液は、通常、メッキ室１１７の大部分を満たしている。気泡の飛散および発生を軽減するため、メッキ室１１７は、メッキ溶液戻し用の内堰１６５と、洗浄水戻し用の外堰１６７とを備えている。図示の実施形態では、これらの堰は、メッキ室１１７の壁の中の円周垂直スロットである。
【００４５】
上述のように、電気メッキ用クラムシェルは、一般に、シーリング機能と電気的接続機能を提供するため、リップシールと、１つ以上の接触要素を備えている。リップシールは、エラストマ材料で構成することができる。リップシールは、半導体基板の表面とシールを形成し、また、接触部がある基板の周辺領域から電解液を排除する。この周辺領域は、堆積が生じることはなく、ＩＣデバイスの形成には使用されない、つまり、この周辺領域は加工面の一部ではない。この領域は、電解液がこの領域から除外されるため、エッジ除外領域と呼ばれることもある。周辺領域は、処理中に基板を支持するために用いられるとともに、基板とのシールの形成および基板への電気的接続の確立のために用いられる。一般に、加工面は増加させることが望ましいので、周辺領域は、上記の機能を維持しながら、可能な限り小さくする必要がある。一部の実施形態では、周辺領域は、基板のエッジから約０．５ミリメートルから３ミリメートルの間であり、より具体的には、約１ミリメートルである。
【００４６】
以下の説明では、一部の実施形態で採用することができるカップ・アセンブリのさらなる特徴および例を提示する。図示のカップ設計のいくつかの側面は、残留電解液／洗浄廃液の向上したエッジフロー特性、制御されたウェハ搬入湿潤、およびリップシール気泡除去によって、より高いエッジメッキ均一性およびエッジ欠陥の低減を提供する。図３Ｂは、カップ・アセンブリ２００の例示的破断図である。アセンブリ２００は、カップの特定の部分を電解液から保護するためのリップシール２１２を有している。さらに、ウェハの導電要素と電気的接続を確立するための接触要素２０８を有している。カップおよびその構成要素は、円環形とすることができ、ウェハ（例えば、２００ｍｍウェハ、３００ｍｍウェハ、４５０ｍｍウェハ）の外周に係合するような大きさとすることができる。
【００４７】
カップ・アセンブリは、“ディスク”または“底板”とも呼ばれるカップ底２１０を有し、これは、一式のネジまたは他の締結手段によりシールド構造２０２に固定されている場合がある。カップ底２１０は、取り外す（つまり、シールド構造２０２から切り離す）ことができ、これにより、シール２１２、電流供給バス２１４（湾曲した電気バスバー）、電気接触部材ストリップ２０８、および／またはカップ底２１０自体など、カップ・アセンブリ２００の様々な構成要素の交換が可能である。接触ストリップ２０８の一部分（一般的には、最も外側の部分）を、連続金属ストリップ２０４と接触させることができる。カップ底２１０は、その最も内側の周縁部にテーパ状エッジ２１６を有する場合があり、これは、エッジ周辺での電解液／洗浄廃液のフロー特性を向上させ、さらに気泡除去特性を向上させるような形状になっている。カップ底２１０は、ステンレス鋼、チタン、タンタルなど、硬い耐腐食性材料で構成することができる。閉じているときには、カップ底２１０は、ウェハ浸漬中のクラムシェル漏れを回避するようにウェハを通して力がかけられるリップシール２１２を支持する。一部の実施形態では、リップシール２１２とカップ底２１０に作用する力は、少なくとも約２００重量ポンドである。閉鎖圧とも呼ばれる閉じる力は、ウェハ裏面に接触するクラムシェル“コーン”アセンブリ部分によって与えられる。
【００４８】
電気接触部材２０８は、ウェハの前面側に堆積された導電性材料との電気接触を提供する。接触部材２０８は、連続金属ストリップ２１８に接続された多数の個別の接触指２２０を有している。一部の実施形態では、接触部材２０８は、パリネイ７（Ｐａｌｉｎｅｙ ７）合金で構成されている。ただし、他の適当な材料を用いることもできる。３００ｍｍウェハ構成に対応する一部の実施形態では、接触部材２０８は、ウェハによって規定される全周囲に沿って等間隔で、少なくとも約３００本の個別の接触指２２０を有している。接触指２２０は、切断加工（例えば、レーザ切断）、機械加工、打ち抜き加工、精密折曲げ／曲げ加工、または他の適当な方法によって形成することができる。接触部材２０８は連続リングを成すものとすることができ、そのリングの外径を金属ストリップ２１８が規定し、内径を接触指２２０の自由端が規定する。これらの直径は、接触部材２０８の断面形状によって異なることに留意すべきである。さらに、留意すべきは、接触指２２０は可撓性であって、ウェハが装着されるときに、下に（つまり、テーパ状エッジ２１６に向かって）押し付けることができるということである。例えば、ウェハがクラムシェル内に載置されるときに、接触指２２０は自由位置から別の中間位置に動き、コーンによってウェハに圧力がかけられると、さらに別の位置に動く。動作中は、弾性リップシール２１２のリップ２１２ｂが、接触指２２０のチップ近くにある。例えば、接触指２２０は、その自由位置では、リップ２１２ｂより高く延出することができる。一部の実施形態では、接触指２２０は、ウェハがカップ２００内に載置されることで、その中間位置にあっても、リップ２１２ｂより高く延出している。つまり、ウェハは、リップ２１２ｂによってではなく、接触指２２０のチップによって支持される。他の実施形態では、ウェハがカップ２００内に導入されるときに、接触指２２０および／またはリップ２１２ｂは曲げまたは圧縮によりシールされて、チップ２２０とリップ２１２ｂの両方がウェハに接触する。例えば、リップ２１２ｂは、最初はチップよりも高く延出し、その後、圧縮させることができ、また、接触指２２０は、撓んで圧縮されることで、ウェハとの接触を形成する。そこで、曖昧さを避けるため、接触部材２０８についての本明細書に記載の寸法は、ウェハとリップシール２１２との間にシールが形成されているときに提供される。
【００４９】
シール２１２は、カップ底２１０の溝と係合するように構成されたリップシール捕捉隆起部２１２ａを有するように図示されており、これによって、シール２１２は望ましい位置に保持される。隆起部と溝の組み合わせは、シール２１２の装着と交換の際に、シール２１２を正しい場所に位置決めする助けとすることができ、また、通常の使用時および洗浄の際に、シール２１２のずれを抑えるために役立てることができる。その他の適当な係止（係合）機構を用いてもよい。
【００５０】
シール２１２は、さらに、その上面に形成されて、供給バスバー２１４を収容するように構成された溝などの、特徴形状を有している。供給バスバー２１４は、一般に、耐腐食性材料（例えば、ステンレス鋼グレード３１６）で構成されて、溝内に取り付けられている。一部の実施形態では、さらなる構造安定化のため、シール２１２は、供給バス２１４に（例えば、接着剤を用いて）接着することができる。同じ実施形態または他の実施形態において、接触部材２０８は、連続金属ストリップ２１８の周囲で、供給バス２１４に接続されている。一般に、供給バス２１４は、連続金属ストリップ２１８よりも遥かに厚く、このため、バスバーが電力リード線（図示せず）と接触する位置と、電流がストリップ２１８と接触指２２０を通ってウェハに出る方位位置との間での、抵抗による電圧降下を最小限とすることが可能であり、これによって、より均一な電流分布を提供することができる。
【００５１】
図４Ａは、底面４０１を有するクラムシェル４００の、非ノッチ領域での概略図であって、特定の実施形態により基板４０２を支持しており、この支持の非ノッチ領域を示している。接触指４０６は、基板４０２のシード層４０４に電気的に接続する。エラストマ・シール４０８により、その内側エッジ４０９に沿ってシールが形成されており、これによって、電解液が接触指４０６に達することを防いでいる。基板４０２上の堆積領域は、この内側エッジ４０９から右側である。従って、電流は、電解液に達するまでに、シード層４０４を通って、少なくともＤ１の距離を移動しなければならない。一部の実施形態では、この距離は、０．５ミリメートル未満であり、例えば、約０．２ミリメートルから０．３ミリメートルの間である。
【００５２】
図４Ｂは、クラムシェル４１０の、ノッチ領域での概略図であり、特定の実施形態により基板４１２を支持している。図４Ａおよび４Ｂは、同じクラムシェルと基板の、基板の周囲に沿って異なる位置に位置付けられた２つの異なる断面図を表すものとすることができる。図４Ａと同様に、本例の接触指４１６は、基板４１２のシード層４１４に電気的に接続する。同じく、エラストマ・シール４１８により、その内側エッジ４１９に沿ってシールが形成されており、これによって、電解液が接触指４１６に達することを防いでいる。ただし、図４Ｂはノッチ領域を示しており、この領域における内側エッジ４１９は、基板４１２の中心に向かってシフトして、図４Ａに示す非ノッチ領域におけるエッジ４０９と比較して接触指４１６から離れている。ノッチ領域では、電流は、電解液に達するまでに、シード層４１４を通って、少なくともＤ２の距離を移動しなければならず、それはＤ１の距離に比べて長い。一部の実施形態では、Ｄ２の距離とＤ１の距離の差は、約０．２ミリメートルから１．０ミリメートルの間であり、例えば、約０．５ミリメートルである。
【００５３】
上述のように、導電パスがより長いことによって、その結果、シード層４１４のエッジ４１９における電圧が、エッジ４０９での電圧に比較して低くなり得る。この電圧差を補うため、クラムシェル４１０は、クラムシェル４１０の底面４１１に接続されて、そこから延出する突起４１７を備えることができる。突起４１７の高さ（Ｈ）は、少なくとも約６００マイクロメートルとすることができ、例えば、約１０００マイクロメートルとすることができる。突起４１７は、エッジ４１９の周囲に沿って、すなわち図４Ｂに示す断面図に垂直に、ノッチ領域の幅全体に広がるものとすることができる。この寸法を、突起４１７の長さと呼ぶことができる。突起４１７の幅（Ｗ）は、一定とするか、または、長さに沿って変化させることができ、例えば、突起４１７は、その長さの中央で最も幅広で、そこから両端に向かって細くなるものとすることができる。非常に薄いシード層４１４を有する基板４１２上への最初のメッキ段階では、二重陰極によって、基板４１２のエッジから、底面４１１とセル部分（例えばインサート）との間に形成されるチャネルを通して電流を引き出す。チャネルは、約２．０ｍｍなど、約１．５ｍｍから約２．５ｍｍの間とすることができる。Ｈの高さの突起４１７を追加することによって、チャネルの開口が大幅に減少し、こうして、突起４１７が追加されたエッジ４１９で局所的に、より抵抗の高いパスが形成される。二重陰極により電流を引き出すための電気パスのこの非対称性によって、シード層４１４のエッジにおける、図４ＢのＤ２の距離と図４ＡのＤ１の距離の差に起因する図４Ｂの基板４１２と図４Ａの基板４０２の間の電圧差を補償する。具体的には、図４ＢのＤ２の距離が原因となって、基板４１２のシード層４１４のエッジでの電圧がより低くなり、その結果、基板４０２のシード層４０４と比較して、メッキが少なくなっていた。一方、二重陰極によって、基板４１２のシード層４１４のエッジ４１９から、より少ない電流が引き出されると、このことが、基板４１２のシード層４１４へのメッキが多くなることにつながる。クラムシェル４１０の底面４１１の２つの非対称な特徴形状による前述の効果は、相殺し合って、基板４１２の全周のわたる略対称なメッキにつながる。このメカニズムによって、同じ結果が得られるように、突起４１７の幅Ｗ、高さＨ、および長さを、適宜変更することができる。例えば、突起４１７の幅Ｗを大きくすると同時に、突起４１７の高さＨを小さくすると、釣り合って、二重陰極により引き出される電流が等価となる等価の電気抵抗パスを得ることができる。同様に、突起４１７を、その長さの中央で最も幅広で、そこから両端に向かって細くなる形状とすることで、または、突起４１７を、その長さの中央で最も厚くし、そこから両端に向かって細くなる形状とすることで、本明細書で先に述べたようなテーパ状突起を実現することができる。突起４１７を固定幅Ｗとして、突起４１７の高さＨを変更することもできるが、さらに、同様のプロファイル調整効果が、底面４１１とセル部分（例えばインサート）との間の隙間を変更することによって得られる。例えば、メッキ時にクラムシェル４１０をセル部分のより近くに移すと、突起４１７の高さＨを小さくすることができる。一部の実施形態では、突起４１７の高さＨは、約６００マイクロメートルから約１０００マイクロメートルの間とすることができる。
【００５４】
図４Ｃは、図４Ｂのクラムシェル４１０の斜視図である。クラムシェル４１０は、クラムシェル４１０の底面４１１に接続されて、そこから延出する突起４１７を備えている。図４Ｃに示すように、突起４１７の幅Ｗは、底面４１１の幅方向に沿って部分的に広がるものとすることができる。
【００５５】
図４Ｄは、クラムシェル４２０の、別のノッチ領域の概略図であり、特定の実施形態により基板４２２を支持している。図４Ａおよび４Ｄは、同じクラムシェルと基板の、基板の周囲に沿って異なる位置に位置付けられた２つの異なる断面図を表すものとすることができる。本例の接触指４２６は、同じく、基板４２２のシード層４２４に電気的に接続する。また同じく、エラストマ・シール４２８により、その内側エッジ４１９に沿ってシールが形成され、これによって、図４Ｂを参照した上記の例と同様に、電解液が接触指４２６に達することを防いでいる。ノッチ領域では、電流は、電解液に達するまでに、シード層４２４を通って、少なくともＤ２の距離を移動しなければならず、その結果、このシード層４２４は、エッジ４２９における電圧がより低くなる場合がある。この電圧差を補うため、クラムシェル４２０は、クラムシェル４２０の底４２１に絶縁部４２７を備えることができる。この設計は、様々な方法で実現することができる。第１のアプローチでは、底面４２１の非ノッチ領域分をチタンで構成し、カップ底４２１のノッチ領域分をプラスチックで構成する。第２のアプローチでは、底面４２１全体をチタンで構成するが、ただし、ノッチに近い底面部分は非導電性被覆でコーティングされ、一方、非ノッチ領域はコーティングされない。底面４２１の導電性のチタン露出部分は、二重陰極により電流を引き出すための電気短絡パスを提供し、一方、絶縁ノッチ領域分は、二重陰極により電流を引き出すための電気パスを完全に遮断する。図４Ｂに関して本明細書で先に述べたように、二重陰極により電流を引き出すための電気パスのこの非対称性によって、基板４２２のシード層４２４のエッジ４２９における、図４ＤのＤ２の距離と図４ＡのＤ１の距離の差に起因する、図４Ｄの基板４２２のシード層４２４と図４Ａの基板４０２のシード層４０４の間の電圧差を補償する。
【００５６】
図４Ｅは、図４Ｄのクラムシェル４２０の斜視図である。クラムシェル４２０は、クラムシェル４２０の底面４２１に絶縁部４２７を備えている。図４Ｅに示すように、絶縁部４２７の幅Ｗは、底面４２１の幅全体に沿って広がるものとすることができる。
【００５７】
図５Ａは、クラムシェル５００の、非ノッチ領域の概略図であり、特定の実施形態により基板５０２を支持している。この図は、全体として上記の図４Ａに類似している。ただし、これは、基板５０２のエッジとエラストマ・シールのエッジ５０９との間に広がるＥ１の除外領域をさらに示している。図５Ｂは、クラムシェル５１０の、ノッチ領域の概略図であり、特定の実施形態により基板５１２を支持している。図５Ａおよび５Ｂは、同じクラムシェルと基板の、基板の周囲に沿って異なる位置に位置付けられた２つの異なる断面図を表すものとすることができる。ノッチ領域におけるＥ２の除外領域は、ノッチに適応し、電解液がノッチを通って接触領域に漏れることを防ぐため、非ノッチ領域におけるＥ１の除外領域よりも大きくなっている。ノッチ領域における接触指５１６は、非ノッチ領域における接触指５０６よりも長く、これによって、Ｄ１の距離、すなわち接触指とリップシールのエッジとの間の距離を、ノッチ領域と非ノッチ領域の両方で同じに保つことができる。一部の実施形態では、この距離は、依然として、非ノッチ領域に比べてノッチ領域で、より長い。しかし、この距離の、非ノッチ領域からノッチ領域への増加は、除外領域の増加よりも少なくなっている。
【００５８】
さらに、クラムシェルにおいて半導体基板を位置合わせおよび封止する方法を提供する。この方法は、クラムシェルの中に基板を提供すること（ブロック６０４）と、上部を通してシーリング突起の上まで基板を下げること（ブロック６０６）と、上部の上面を圧迫すること（ブロック６０８）と、を含む。オペレーション６０８において、内側の面は、半導体基板に接触してこれを押し付けることで、クラムシェル内で半導体基板を位置合わせするように構成されている。オペレーション６０８で半導体基板を位置合わせしたら、本方法は、続いて、半導体基板を押し付けることで、シーリング突起と半導体基板との間にシールを形成する（ブロック６１０）。一部の実施形態では、上面を圧迫することは、半導体基板を押し付けている間中、継続する。例えば、上面を圧迫することと、半導体基板を押し付けることは、クラムシェルのコーンの２つの異なる面によって行われる。他の実施形態では、上面を圧迫することと、半導体基板を押し付けることは、クラムシェルの２つの異なる構成要素によって独立に行われる。これらの実施形態では、上面を圧迫することは、半導体基板を押し付けるときには停止することができる。また、上面の圧迫のレベルは、半導体基板の直径に基づいて調整することができる。これらのオペレーションは、より大きな電気メッキプロセスの一部とすることができる。図６で提示するフローチャートでは、他のいくつかのオペレーションを示しており、これらについて、以下で簡単に説明する。
【００５９】
最初に、クラムシェルのリップシールと接触領域を、洗浄および乾燥することができる。クラムシェルを開いて（ブロック６０２）、クラムシェルの中にウェハを装着する。一部の実施形態では、接触チップは、シーリング・リップの平面より僅かに上方の位置にあって、この場合、ウェハは、ウェハ周辺に沿った接触チップのアレイによって支持される。つぎに、クラムシェルを閉じて、コーンを下向きに動かすことにより封止する。この閉じる操作の間に、上記の様々な実施形態に従って、電気接触およびシールが形成される。また、接触部の下隅部分を弾性リップシール・ベースに対して押し付けることができ、これによって、チップとウェハの前面との間にさらなる力が加わることになる。全周にわたってシールを確保するために、シーリング・リップを僅かに圧迫することができる。一部の実施形態では、ウェハが初めにカップの中に配置されたときには、シーリング・リップのみが前面と接触する。この例では、チップと前面との間の電気接触は、シーリング・リップを圧迫する間に確立される。
【００６０】
シールおよび電気接触が形成されたら、クラムシェルが保持するウェハは、メッキ槽の中に浸されて、クラムシェル内に保持された状態で、槽内でメッキが施される（ブロック６１２）。この処理で使用する銅メッキ溶液の典型的な組成は、約０．５〜８０ｇ／Ｌの範囲の濃度の、より具体的には約５〜６０ｇ／Ｌの、さらに具体的には約１８〜５５ｇ／Ｌの銅イオンと、約０．１〜４００ｇ／Ｌの濃度の硫酸とを含んでいる。酸性度が低い銅メッキ溶液は、通常、約５〜１０ｇ／Ｌの硫酸を含んでいる。酸性度が中程度の溶液と高い溶液は、それぞれ、約５０〜９０ｇ／Ｌと１５０〜１８０ｇ／Ｌの硫酸を含んでいる。塩化物イオンの濃度は、約１〜１００ｍｇ／Ｌとすることができる。当業者に知られている、（コネチカット州ウェストヘーヴンのＥｎｔｈｏｎｅ社から入手可能な）Ｅｎｔｈｏｎｅ Ｖｉａｆｏｒｍ、Ｖｉａｆｏｒｍ ＮｅｘＴ、Ｖｉａｆｏｒｍ Ｅｘｔｒｅｍｅなど、いくつかの銅メッキ有機添加剤、または他の促進剤、抑制剤、および平滑剤を用いることができる。メッキ処理の例は、２００６年１１月２８日に出願された米国特許出願第１１／５６４，２２２号に、より詳細に記載されており、この文献は、メッキ処理を記載する目的で、その全体が本明細書に組み込まれる。メッキが完了して、適切な量の材料がウェハの前面上に堆積されたら、ウェハはメッキ槽から取り出される。表面張力によってクラムシェルの表面に残っている残留電解液の大部分を除去するために、ウェハとクラムシェルを回転させる。そして、クラムシェルを、引き続き回転させながら洗浄し、これにより、同伴流体を薄めて、クラムシェルとウェハ表面からできる限り洗い流す。このとき、しばらくの間、通常は少なくとも約２秒の間、洗浄液を止めてウェハを回転させることで、残っているいくらかの洗浄廃液を除去する。本プロセスは、続いて、クラムシェルを開き（ブロック６１４）、処理されたウェハを取り出すことができる（ブロック６１６）。オペレーション６０４〜６１６は、新しいウェハで、複数回繰り返すことができる。
【００６１】
一部の実施形態では、システムコントローラを用いて、クラムシェルの封止時および／または基板の処理時のプロセス条件を制御する。システムコントローラは、通常、１つまたは複数のメモリデバイスと、１つまたは複数のプロセッサとを備える。プロセッサは、ＣＰＵまたはコンピュータ、アナログおよび／またはデジタル入力／出力接続、ステッピングモータ・コントローラボード、などを含むことができる。適切な制御動作を実現するための命令が、プロセッサ上で実行される。これらの命令は、コントローラに関連付けられたメモリデバイスに格納されていてもよいし、あるいはネットワークを介して提供されるものであってもよい。
【００６２】
一部の実施形態では、システムコントローラによって、処理システムの動作のすべてを制御する。システムコントローラは、上記処理ステップのタイミングおよび特定のプロセスの他のパラメータを制御するための命令の集まりを含むシステム制御ソフトウェアを実行する。コントローラに関連付けられたメモリデバイスに格納されている他のコンピュータプログラム、スクリプト、またはルーチンを、一部の実施形態において採用することができる。
【００６３】
一般に、システムコントローラには、関連付けられたユーザ・インタフェースがある。ユーザ・インタフェースとして、表示画面、プロセス条件を表示するためのグラフィック・ソフトウェア、さらには、ポインティング・デバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクロホンなどのユーザ入力デバイスを含むことができる。
【００６４】
上記の動作を制御するためのコンピュータプログラムコードは、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランなど、通常のコンピュータ読み取り可能なプログラミング言語のいずれかで書くことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトをプロセッサにより実行することで、プログラムで示されるタスクが実行される。
【００６５】
プロセスを監視するための信号を、システムコントローラのアナログおよび／またはデジタル入力接続によって供給することができる。プロセスを制御するための信号は、処理システムのアナログおよびデジタル出力接続に出力される。
【００６６】
上記の装置／プロセスは、例えば、半導体デバイス、ディスプレイ、ＬＥＤ、太陽電池パネルなどの作製または製造のために、リソグラフィパターニング・ツールまたプロセスとともに用いることができる。一般に、そのようなツール／プロセスは、必ずしもそうではないが、共通の製造設備で一緒に使用または実施される。膜のリソグラフィパターニングは、通常、以下の工程の一部またはすべてを含み、各工程は、いくつかの考え得るツールを用いて実現される。（１）スピン式またはスプレー式のツールを用いて、ワークピースすなわち基板の上にフォトレジストを塗布する；（２）ホットプレートまたは炉またはＵＶ硬化ツールを用いて、フォトレジストを硬化させる；（３）ウェハステッパなどのツールによって、可視光線または紫外線またはＸ線でフォトレジストを露光する；（４）ウェットベンチなどのツールを用いて、選択的にレジストを除去するようにレジストを現像し、これによりパターンを形成する；（５）ドライまたはプラズマアシスト・エッチングツールを用いて、レジストパターンを下の膜またはワークピースに転写する；（６）ＲＦまたはマイクロ波プラズマ・レジストストリッパなどのツールを用いて、レジストを剥離する。
【００６７】
［実験結果］
３００マイクロメートルのウェハに設けられた３９Ω／sq.のシード層の上に１７５オングストロームの厚さの層を堆積させる場合について、３つの異なるクラムシェルの試験を行った。１つのクラムシェルは、その底面に突起を備えていない。もう１つのクラムシェルは、６００ミクロンの突起を備えており、さらに別のクラムシェルは、１０００ミクロンの突起を備えている。これらの３つのクラムシェルで処理されたウェハを測定して、堆積層の厚さ分布を求めた。この実験の結果を、図７Ａおよび７Ｂに示している。具体的には、図７Ａは、ノッチ領域での、ウェハのエッジ近くの３通りの厚さ分布を示している。焦点は、上述のように、主として、ウェハのエッジに近い部分、すなわち、ノッチ欠陥が生じやすい、中心から１２０ミリメートルから１５０ミリメートルの距離に置かれた。ライン７００は、突起を持たないクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表している。これは、エッジ近くの厚さに大幅な減少が見られる。ライン７０２は、６００マイクロメートルの突起を持つクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表している。これは、ライン７００に対応する厚さ分布に比べて若干の改善が見られたが、それでもまだ、エッジ近くの厚さにかなりの減少が見られる。これは、このタイプのウェハの場合の６００マイクロメートル突起および処理条件を指し示している。ライン７０４は、１０００マイクロメートルの突起を持つクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表している。径方向の全範囲を通して、ある程度一貫した厚さが見られた。
【００６８】
図７Ｂは、２５点輪郭測定プロファイルを示しており、測定部位１０はノッチ点
に対応している。他の測定部位の位置を、図７Ｃに示している。ライン７１０は、突起を持たないクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表している。ライン７１２は、６００マイクロメートルの突起を持つクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表しており、ライン７１４は、１０００マイクロメートルの突起を持つクラムシェルで処理されたウェハの厚さ分布を表している。上記の結果と同様に、これらの結果は、最適な突起を用いた場合に、ノッチの影響を最小限とし、さらには完全に排除することができることを明確に示している。
【００６９】
カップ底のサイズおよび厚さがエッジ近くのプロファイルに及ぼす影響を、ＦｌｅｘＰＤＥソフトウェアによってモデル化した。２通りのクラムシェル構成、すなわち標準的なクラムシェルと、１０００マイクロメートル厚いクラムシェルについて、電流密度分布をモデル化した。モデリング結果は、より小さい内径のカップ底の影響が、より厚いカップ底によって補償される試験結果と、十分整合していた。
【００７０】
別の試験によって、突起のコンセプトは、３９Ω／sq.以外のシードの場合にも効果があることが示された。同様の結果を得るのに、様々な厚さの突起を用いることができる。
【００７１】
［結論］
上記のコンセプトは、明確な理解を目的として、ある程度詳細に記載したが、添付の請求項の範囲内でいくらかの変更および変形を実施することができることは明らかであろう。プロセス、システム、および装置を実現する数多くの代替的方法があることに留意すべきである。よって、本実施形態は例示とみなされるべきであって、限定するものではない。
【図１】
2013064196.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2013064196.tif 000007
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
2013064196.tif 000011
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2013064196.tif 000013
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【外国語明細書】
2013064196000001.pdf